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L’immersione notturna: scelta delle sorgenti luminose (ma non solo) di Andrea Mucedola

livello elementare
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ARGOMENTO: SUBACQUEA
PERIODO: NA
AREA: FOTOGRAFIA
parole chiave: luci

 



Tutte le didattiche prevedono un livello di certificazione superiore all’open water diver per poter apprendere le tecniche necessarie per effettuare immersioni notturne. Se la conoscenza delle tecniche base è fondamentale, è altresì consigliato maturare un pò di esperienza  prima di effettuare  questo tipo di immersioni che, essendo svolte dal crepuscolo serale fino al crepuscolo mattinale, richiedono una maggiore confidenza con il mezzo.

Ci possiamo domandare cosa ci sia poi di così interessante ad immergerci in condizioni di scarsa luminosità.
Al di la della magia del silenzio di quelle ore, queste immersioni ricreative danno la possibilità di osservare animali marini normalmente non visibili durante il giorno che,  nelle ore notturne, si mostrano nella loro bellezza. Immergendoci in ore notturne, potendo nella migliore delle ipotesi godere della luce lunare in prossimità della superficie, sarà necessario utilizzare delle sorgenti luminose che consentano di poter vedere nell’oscurità.  Per la loro scelta ci sono alcuni aspetti da considerare.

Un pò di fisica
Partiamo dalle basi. Immergendoci, subiamo quello che viene detto il taglio dei colori. Come ricordiamo dai libri di fisica, la luce solare, normalmente definita “luce bianca”,  è in realtà un’insieme di colori, diverse gamma di tonalità dipendenti dalla loro frequenza. Esistono colori visibili, che vanno dal rosso al violetto, e colori non visibili che vanno da un lato all’ultravioletto e dall’altra parte  all’infrarosso.

lo spettro cromatico della luce bianca e tutti i colori visibili che lo compongono vanno dai circa 400 (ultravioletto) ai 750 (infrarosso) nanometri . La fisica ci insegna che scendendo in profondità i colori vengono filtrati a causa dell’assorbimento partendo dalle frequenze con lunghezza d’onda maggiore  (i rossi per intenderci) fino ai violetti. 

I subacquei apprendono nel loro corso di open water che la luce, attraversando l’acqua, viene assorbita in maniera non omogenea, ovvero in modo selettivo sui vari colori che compongono il suo spettro cromatico.

da link

Il primo colore ad essere assorbito (e sparire alla vista) è il rosso, già dopo i primi cinque metri, seguito dagli altri colori di lunghezza d’onda minore. Intorno ai sessanta metri il paesaggio sottomarino sarà solo caratterizzato dal colore blu ma anche lui scomparirà intorno ai 200 metri di profondità, dove regna il buio assoluto. Questo comporta che durante un’immersione, se vogliamo osservare i veri colori di un animale, di un alga o anche di una roccia sott’acqua, saremo costretti ad illuminarli con una sorgente artificiale. 

La corretta visione subacquea diventa ancor più sensibile se effettuiamo delle immersioni di notte, quando, al taglio dei “colori” dovuto alla profondità si aggiunge l’assenza di luminosità ambientale. Ciò comporta che l’impiego di sorgenti luminose diventa ancor più necessario per poter godere delle bellezze dell’ambiente sottomarino che visitiamo.

Sensibilità dell’occhio umano
Ricordando che la sensibilità del nostro occhio varia a seconda della lunghezze d’onda della luce emessa λ (nm), i colori che noi vediamo hanno lunghezze d’onda diverse. La massima sensibilità media dell’occhio umano (vedi il diagramma) si ha intorno ai 560 nm (540 THz) dello spettro elettromagnetico, più o meno in corrispondenza del colore giallo-verde. Questo non vale per gli animali che possono vedere colori che noi non possiamo distinguere.

Sensibilità dell’occhio umano al variare della lunghezza d’onda lambda da wikipedia

Quali sorgenti utilizzare?
Tra le sorgenti luminose più comuni impiegate dai subacquei abbiamo le torce ed fari che vengono impiegate per illuminare ambienti profondi o con scarsa luminosità ambiente (come le grotte), le luci chimiche (del tipo Cyanalume) e quelle stroboscopiche che sono invece impiegate per una rapida individuazione del subacqueo o della barca appoggio durante l’immersione.

i colori rinascono sotto il fascio luminoso di una torcia subacquea – photo credit andrea mucedola

Torce subacquee
Sebbene tutti abbiamo impiegato una torcia almeno una volta nella vita, probabilmente non ci siamo soffermati sulle caratteristiche di questo strumento. Sentiamo parlare di lampade alogene, allo Xenon, LED e altri tipi ma quali sono le differenze?

Essendo le torce subacquee relativamente costose (a fronte di altre attrezzature di corredo del sub) è bene incominciare ad approfondire le loro specificità. Le torce subacquee si dividono principalmente in tre tipologie: ad Incandescenza/Alogene/Xenon, LED e HID. Ognuna è adatta a particolari condizioni per cui la scelta deve essere sempre valutata a priori. L’utilizzo finale ed il fattore economico giocano un fattore importante per la loro  scelta. Vediamone le differenze maggiori:

Lampade ad Incandescenza
Nella lampada ad incandescenza la produzione di luce avviene portando un filamento metallico di tungsteno all’incandescenza che avviene ad una temperatura di circa 2700 kelvin a causa di un effetto fisico chiamato joule. In pratica, il filamento di tungsteno è posto in un’ampolla, generalmente di vetro, riempita con un gas inerte per evitare l’ossidazione del filamento e limitarne l’evaporazione.

Lampade alogene
Oggigiorno questo tipo di lampade non viene più impiegata e si preferisce usare quelle alogene che contengono una particolare lampadina dove il filamento di tungsteno viene portato a temperatura più elevata rispetto a quelle ad incandescenza emettendo quindi più luce. L’alogena ha un altro vantaggio. Come è noto quando il filamento di una lampadina ad incandescenza diventa incandescente perde degli atomi e si assottiglia fino al suo esaurimento (la classica bruciatura). Nelle lampade alogene vengono invece inseriti dei gas che formano degli alogenuri. Questo composto gassoso consente agli atomi di tungsteno di ri-depositarsi sul filo ovvero di rigenerare il filamento. 

Questa gorgonia tropicale fotografata a senza sorgente luminosa ha già perso i suoi colori  – photo credit andrea mucedola 

Lampade allo Xenon
Lo Xeno o Xenon è un gas nobile incolore, inodore e molto pesante che si trova in tracce nell’atmosfera terrestre, di cui si sono stati sintetizzati dei composti. Le lampade allo Xeno  permettono di ottenere una luce simile a quella solare e quindi adatta per un uso fotografico o video. Negli impieghi subacquei si usano in genere potenze dai 20 ai 100 Watt alimentate a basso voltaggio (6 o 12 Volt). Vantaggi di questa tecnologia sono un’eccellente resa cromatica nelle immersioni diurne, la possibilità di regolare l’intensità, basso costo e la durata. Svantaggi sono il basso rendimento luminoso (35 lm/W medio) e quindi una scarsa autonomia a meno di usare dotazioni di batterie di dimensioni maggiori.

Lampade LED
Le lampade a  “LED”, “Light Emitting Diode“, si stanno diffondendo in molte applicazioni e sfruttano le proprietà ottiche dei semiconduttori per produrre luce.  

protula illuminata da una lampada LED SOLA 800 lumen – photo credit andrea mucedola 

Queste lampade a LED presentano una buona autonomia (data dal basso consumo), da un’ottima resistenza e durata (50.000 ore contro le 50 ore di una alogena allo Xeno o le 1000 ore di una alogena “normale”), e da un discreto rendimento (80-100 lm/W). Di contro il loro costo medio è maggiore di quelle alogene e si ha la necessità di un circuito di controllo elettronico. Inoltre, la potenza unitaria di un singolo LED, essendo piuttosto bassa, necessita di metterne molte in serie. Il loro mercato è comunque in forte crescita per cui conviene sempre tenersi aggiornati. Per le riprese fotografiche o video si stanno affermando i COB (Chip On Board) LED dove minuscoli led sono collocati su un chip creando di fatto un unico pannello di illuminazione.

morte nel buio

strobe light – flash immersione notturna photo credit andrea mucedola

Nell’immersione diurna, per poter ottenere una migliore resa cromatica, è consigliabile una luce LED a luce calda al fine di compensare le frequenze che per problemi di assorbimento vengono tagliate scendendo in profondità. In caso di immersione in grotta, all’interno di  un relitto o in notturna è quindi più consigliabile ricercare una luce bianca fredda.

Consiglio: le torce subacquee con elevate temperature di colore hanno una tendenza al blu per cui, nel caso si vogliano effettuare fotografie, sono raccomandabili delle lampade alogene o a LED che possano offrire un illuminazione quanto più distribuita e piu’ calda. 

Lampade HID
Infine, un breve cenno anche sulle lampade  HID e HID-Xenon. HID sta per High Intensity Discharge, ovvero scarica ad alta intensità. La luce prodotta da queste torce è molto intensa e di tonalità bianca azzurra (6.300 kelvin) ed il loro rendimento luminoso è molto alto, circa 100 lm/W. Vantaggi: essendo disponibili anche con potenze discrete possono generare una luce intensa con una buona autonomia e relativamente bassi consumi ma, di contro, il loro costo per lampadina è elevato e può superare i cento Euro.

Come valutare le vostre torce
Per poter paragonare le vostre sorgenti luminose è opportuno comprendere il significato di alcuni termini identificativi delle loro caratteristiche, ovvero di: Watt, Lumen e Lux. 

Quando parliamo di WATT parliamo solo di consumo di energia. Il watt è infatti una misura di potenza, per cui maggiori sono i watt più la sorgente è potente e consuma energia. In altre parole, essendo le nostre lampade  degli strumenti che succhiano energia da delle batterie, più watt ha la torcia e, a parità di batteria, questa si scaricherà prima.

Siccome abbiamo visto che ogni fonte di luce ha rendimenti, spettri di emissione e temperature di luce differenti, per poter paragonare la quantità di luce emessa (quello che ci serve) da diversi tipi di lampade, occorre ragionare su un altro tipo di grandezza chiamata LUMEN, intesa come la misura assoluta della luce emessa. In pratica, il LUMEN (lm) è la misura del flusso luminoso emesso per angolo solido unitario ovvero in un cono di un grado di apertura e misura la potenza percepita della luce. Dal lumen deriva il lux, ovvero il valore di 1 lux che è il valore di 1 lumen per metro quadro.

Praticamente, per avere un idea, in un immersione notturna la sola luce della luna piena arriva al massimo ad un lux, il sole al crepuscolo sale a 400 lux, un giorno nuvoloso raggiunge i 1000 lux mentre una giornata tersa può raggiungere i 100.000 lux. Ovviamente è preferibile acquisire una lampada che fornisca alti LUX.

Fari
Queste sorgenti luminose possono essere caratterizzate da un fascio luminoso più potente ed ampio delle torce ma hanno una richiesta energetica maggiore che talvolta costringe il subacqueo a dotarsi di pacchi batterie più importanti e pesanti. Il tipo di luce prodotto dai fari è in genere di colore più “bianco” rispetto alle lampade ad incandescenza per cui si presta maggiormente per la video fotografia. Il difetto maggiore dei fari è il loro costo elevato ed una durata di vita limitata delle lampade.

Sistemi di marcament

Risultati immagini per cyalume

lampada a cyalume

Sebbene non possano essere impiegati in fotografia, a meno di creare effetti creativi, sott’acqua possiamo usare altri tipi di sorgenti luminose per aiutarci nella nostra immersione. Mi riferisco ad esempio ai sistemi di marcamento individuali. In pratica, al fine di identificare nel buio il nostro compagno di immersione o di farci vedere meglio, possiamo agganciare alle attrezzature delle luci chimiche. Molto semplicemente, esse consistono in un tubo di plastica flessibile al cui interno sono contenute delle sostanze chimiche che, quando messe a contatto fra loro attraverso la rottura per flessione del tubo interno, sprigionano un fenomeno di luminescenza chimica. Questi tubi, chiamati comunemente Cyalume, sono monouso e il loro costo è relativamente basso. 

In alternativa, possono essere utilizzate anche delle luci stroboscopiche, dotate di batterie, che sono posizionate sia sul subacqueo, sia sulla cima dell’ancora o sotto la barca appoggio. Si tratta di luci ad alta potenza, tipicamente dei tubi a gas, che attraversati da una scarica elettrica emettono periodicamente un flash luminoso.

In generale, è buona norma, dotarsi di lampade subacquee di scorta per evitare di rimanere improvvisamente al buio, in particolare durante immersioni impegnative o rischiose. Analogamente è conveniente portare nel GAV una o più luci chimiche da attivare sott’acqua in caso di emergenza.

Bioluminescenza
Per ultimare l’argomento sulla luce in acqua, un accenno al fenomeno naturale della bioluminescenza, spesso riscontrabile durante le nostre immersioni notturne. Esso è dovuto alla stimolazione meccanica degli organismi del plancton dovuta a movimenti di masse nel volume d’acqua.  
 
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bioluminescenza naturale photo credit Brian Skerry

La bioluminescenza crea fenomeni di vistose scie, ben visibili anche dall’esterno, che forniscono una tenue luminosità ambiente. Nel mondo animale, queste reazioni chimiche hanno luogo in cellule specifiche luminescenti, denominate fotociti, aggregate in organi complessi nei quali l’intensità della luce può essere regolata grazie all’utilizzo di riflettori, lenti e filtri. Grazie a questi mezzi gli organismi possono regolare la lunghezza d’onda, la diffusione e l’intensità della luce in base ai propri bisogni. Tipici fotofori si ritrovano nei Cefalopodi, nei Crostacei e nei Pesci abissali.

La bioluminescenza osservata nelle onde marine viene prodotta dal fitoplancton. Ecco  il motivo per cui si assiste, in particolari zone e periodi dell’anno, ad una luminosità notturna delle onde sulla battigia o lungo le catenarie. Un consiglio: nelle calde notti d’estate provate a spegnere la vostra torcia al termine dell’immersione, quando state effettuando la sosta di sicurezza. Dopo pochi secondi la vostra vista migliorerà notevolmente e, muovendo il vostro braccio nell’acqua, potrete vedere strisce luminose che si muoveranno intorno a voi. Uno spettacolo naturale da non perdere.

bioluminescenza naturale da strange sounds

 

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